Двухместный электромобиль из Череповца

(Репортаж о строительстве электромобиля)

Статья по материалам автора, сентябрь 2016 г.:

                                                 А там, в глубинах подсознания,
                                                 И силуэт и цвет и стиль,
                                                 Ко мне приходит понимание,
                                                 Что это Электромобиль!

                                                                        mihalich (Гербштейн В.М.)



    
     Небольшая предыстория проекта. Прошлым летом захотелось в деревне для детей (а они там все лето живут), а точнее, вместе с детьми построить что-нибудь такое с колесами. Недолго думая, решили, что это будет машинка (просто машинка). Купили колеса от садовой тачки, купили два штыря с резьбой, комплект шайб-гаек, и прочего - и приступили к работе. Из чего делать раму? Из дерева конечно же!!!
     Потому-то брусков на даче - целая куча, а еще дети могут в эти бруски вбивать гвозди, вкручивать шурупы и т.д., то есть полностью чувствовать себя участниками процесса.
    Вот как это выглядело и что получилось:

Первая машинка Первая машинка
Первая машинка


На этой машинке дети катались все лето!!! (не забывая, конечно же про велики). И вот, ближе к осени, стали приходить в голову мысли - а как бы сделать это все самоходным. Хотя у детей вопрос это был решен очень просто - один толкает, другой рулит, затем меняются. Вечный двигатель! (только кашу и компот заливай)
Первая мысль была - велосипедные педали. Один крутит, другой рулит. Нее, не то...
Вторая мысль - электродвигатель... Например, как на прокатных машинках.... Это идея!!!
Обсудил идею с детьми, почитал интернет, набрел на наш форум, изучил али-экспересс и т.д. Вобщем, решили, что в течении зимы мы подготовим все необходимое для постройки, и ближе к лету - начнем постройку. А вот, собственно - лето то уже близко! Пора начинать!
Прикинули контуры. Сначала на проволоке.

Макет машинки


Итак, коллеги, "Электромобиль" - это наверное слишком громко сказано. У меня нет "донора"-автомобиля, нет опыта, а есть желание и дети, для которых это все задумывается.
Форм-фактор машинки наверное наиболее приближен к багги. Но не к "боевому", а скорее к прогулочному.
Цель - неспешно кататься по деревне двум мальчикам 10 лет, а также иногда садиться за руль и самому (надо же показать класс, да и самому почувствовать удовольствие от вождения)

Критерии, предпосылки, факторы и другие умные слова, влияющие на проект:
  • Должно быть "круто" (с точки зрения детей), что в каком-то смысле может подразумевать нерациональные решения (распишу немного ниже)
  • Должно быть безопасно (чтобы детей можно было отпускать покататься без присмотра)
  • Проект исключительно ради интереса! Детям - чтобы интересен был в целом процесс и сборки и катания, мне - ... вобщем то тоже )
  • Не страшно, если какие-то проектные решения будут неудачными... Ничего! Следующим летом можно будет переделать! (если запал не пропадет)

    Закладываемые и ожидаемые характеристики:
  • Ожидаемая макс.скорость: 25 км/ч
  • Дальность пробега: 20-30 км
  • Масса ТС: 250 кг (возможно ошибаюсь)
  • Расположение сидений: рядом водитель и пассажир
  • Примерные габариты: ширина - около 120 см, длина - 2.5-3 метра (еще точно не определено, т.к. нет проекта рамы)

    Что есть по электронике:
  • BLDC моторчик 1500W, 48V:
  • Контроллер Greentime:
  • Аккумулятор (LiFePO, 48В, 24Ач, на призматиках
  • Конвертер DC-DC для 12В бортовой сети

    Что есть по механике или планируется покупать:
  • 4 колеса от квадроцикла
  • Задняя подвеска и редуктор от мотороллера Муравей
  • Поворотные цапфы + ступица для переднего моста
  • Рулевая рейка от Оки
  • Тормозная система спереди - гидравлика: тормозные диски + суппорта (ставятся на цапфу и ступицу), тройник + тормозные шланги,
        главный тормозной цилиндр. В качестве педальки планирую поставить педальку от автомобиля с АКПП (чтобы была широкая, и чтобы на
        креплении не было лишнего для педали сцепления).
  • Тормозная система сзади - барабанная, штатная от Муравья: планирую использовать ее чисто для ручника (ручник куплен от
        какой-то машинки, кажется от пыжика-307)
  • Сидения (пока нету от Kia Rio, нулёвенькие) - от легковой машинки, но очень желательно - с лифтом, чтобы и детям и взрослым
        можно было сидеть за рулем
  • Руль (хочется от Matizика, полный комплект) - от легковой машинки + рулевая колонка с подрулевыми переключателями
  • А также накуплено куча разных фар (все на светодиодах): передние габариты, передние ходовые огни, дополнительные фары,
        задние стоп-сигналы, задние габариты, дублирующая полоска стоп-сигналов, фара заднего хода. Указатели поворотов спереди
        и сзади - от байка, тоже светодиодные.
        Примерный расчетный вес машины:

    Расчет веса

    После зимы начали работы. Результаты начального периода работы:





         Итак, теперь у нас есть руль. От Матизика!
    Плюсы:
  • Полный комплект! Руль + рулевая колонка + подрулевые переключатели + пластик + замок зажигания!!!
  • Решена половина проблемы с противоугонными средствами - прекрасно работает замок рулевой колонки: если ключ вытащить
       и повернуть руль на пол-оборота - он блокируется. Может даже и противоугонка не потребуется... хотя нужна ли она ?
  • На замке зажигания два раобчих положения - в первом положении планирую включать бортовую сеть (фары, например), во втором
        положении - зажигание на контроллер.
  • Все вместе - очень легкое... Взвешу потом на безмене, но на вскидку - пару килограмм, не больше. Минусы:
  • Эх, не регулируется по высоте и по вылету, а я так хотел сделать, чтобы можно было и под себя и под ребенка
        настраивать. Придется сидения искать с лифтом по высоте
  • Ключик только один... если дети потеряют - придется замок выкидывать.



         Задний мост использован от "Муравья". Для установки колес от квадроцикла пришлось выточить проставки. Эти проставки-ступицы прикручены изнутри ступицы "Муравья". Разметку делали штангенциркулем, ориентируясь на родной крепеж ступицы. Фотография дает наглядное представление о конструкции.:



        Следующий мой шаг - это изготовление корпуса для аккумулятора.
    Аккумулятор заказывал в Li-Force, на призматиках, без корпуса. Всю электронику хочу разместить в специальном ящике. На ящике планирую вывести наружу (где-нибудь сбоку) автомат защиты, разъем для подключения зарядки (XLR3), а также сделать крышку для удобного доступа.
        Хотя аккумулятор будет размещаться в этом ящике - все равно хочу для него сделать корпус с ручкой для переноски (чтобы не оставлять на зиму в гараже, а хотя бы в сухое место убирать, где влажности поменьше). В большом ящике планирую сделать посадочные места для крепления аккумулятора.
        Из материала - думаю о ПВХ-пластике (листовой вспененный): где-то на форуме была тема, где автор описывает изготовление корпуса из такого пластика.




        Наконец то приехали тормозные диски. Сразу же "примерил" все вместе. На пробу сначала один тормозной диск заказал с Али, по посадочным отверстиям подошел, а вот с диаметром я ошибся. Эти подошли идеально.
        Собственно, здесь особо инженерные навыки применять не пришлось - просто грамотно подобрать компоненты. По сути - это передняя подвеска квадрика уровня 150-200 кубиков.
        Можно было бы вообще с передними тормозами не париться, но решил собрать гидравлическую систему и опробовать ее в деле.
        На заднем мосту уже есть барабанные тормоза (подвеска от Муравья) - их планирую использовать в качестве стояночного тормоза. А передние тормоза построены таким образом.






        В воскресенье выдался отличный солнечный денек - самое то для полноценной проверки машинки. Поставили редуктор, снятый с прошлого раза, залили трансмиссионку, поставили колеса и т.д. Подзарядили аккумулятор.
        Для ваттметра сделал удлинитель от шунта, чтобы вынести ваттметр на "панель приборов". Сам ваттметр засунули в полиэтиленовый пакетик, примотанный скотчем к раме. Рядом приспособили велоспидометр. Правда "запустить" его не получилось: он беспроводной, и похоже, что в передатчике кончилась батарейка, а запасной под рукой не было. Поэтому скорость замерить не удалось. Но чувствовалось, что машинка едет довольно бодро - по ощущениям - до 20 км/ч, а на асфальте и еще быстрее.

        Вобщем, мы немного покатались в окрестностях "гаража", дабы убедится что все работает нормально. Дети были в восторге, сын освоился довольно быстро и стал уверенно рассекать. Моторчик и контроллер грелись опять же довольно сильно (рука не терпела), но это "списали" на режим дергания (т.к. катались туда сюда + развороты в несколько заходов). По моим наблюдениям за ваттметром токи менялись от 5-10 А от слабого нажатия на педальку, до 25-30-40А при педальке в пол. Сразу скажу, что за весь день на ваттметре показателей тока выше 40А я не увидел.

        Обретя уверенность в том, что машинка едет, решили рвануть с одной дачи (родительской) на другую (нашу). Это расстояние в 4 км. Путь примерно такой:
        - 1 км - очень плотная грунтовка по деревне, рельеф - ровный
        - 2 км - отличный асфальт - большей частью ровный рельеф, но есть затяжной подъем и такой же спуск...
             Сложно сказать в процентах, но если в градусах - то около 10 градусов.
        - 1 км - лесная грунтовая дорога, с небольшим подъемом (тоже примерно 10-15 градусов) и спуском.

        Стартовали...я за рулем. По деревне пронеслись довольно быстро. В паре дворов за нами немножко пробежалась ватага восхищенной и удивленной ребятни, но потом они отстали, а мы выехали на асфальт. На асфальте дали газ в пол и понеслись ну очень быстро и весело (думаю, 30 км/ч у нас получалось). Конечно, кажется не так быстро, но когда машинка открытая, ветер в лицо и в ушах свистит - то впечатления очень яркие!

        В затяжной асфальтовы подъем забрались довольно уверенно, хотя и скорость стала немного ниже. Когда свернули на лесную дорогу - за руль уже пересел сын. Потрогали контроллер и моторчик - рука не терпит. Фазные провода - горячие, но рука вполне терпит, питающие провода (от акка к контроллеру) - практически холодные (кстати, токовый шунт поставлен в разрыв минусового провода от аккумулятора, согласно инструкции). Подъем по грунтовой дороге тоже преодолели вполне уверенно и подкатили к домику.
        Восторженные родственники встречали чуть-ли не с цветами и оркестром. Мужчины стали обсуждать конструкцию и давать советы (которые я уже наизусть знаю, типа "надо было поставить бензинку" или "вот вместо цепи - кардан" и прочую чепуху), а женщины стали наперебой просить прокатить. Сын этим и занялся - дал пару кругов по деревне. После этого я его тормознул - нужно было остыть моторчику и контроллеру. Восторженных отзывов была целая куча - мы просто почивали на лаврах! Тем хуже потом было разочарование.

        Вобщем, рука по прежнему не терпела моторчик и контроллер, но я еще обратил внимание, что из вент.отверстий моторчика идет легкий, чуть заметный дымок. Хм, неприятно....
        Решили, что перед поездкой обратно (т.е. еще 4 км) моторчику нужно как следует остыть. Остывал около часа, но все равно был довольно теплым (рука вполне терпела). И вот собрались в обратный путь.
        Проехав буквально метров 100, обратил внимание, что машинка с трудом ползет там, где должна бы ехать вполне уверенно. Я вышел - немного подтолкнул. Преодолев горку поехали вроде нормально... Но еще метров через 50-100, опять почувствовал вялость машинки даже на ровном участке.
        Токи были как и до этого - от 20 (при обычном движении) до 40А (когда педалька в пол). Моторчик и контроллер я даже трогать не стал - само собой рука терпеть не сможет, а вот фазные провода были настолько горячие, что даже оболочка (внешняя, в которую эти провода спрятаны) - практически оплавилась! (не стекла, но стала мазаться)... Провода от аккумулятора - теплые, я бы даже сказал прохладные. А из движка опять шел легкий дымок. Вобщем, рассоединили движок, аккумулятор, контроллер. Подцепили машинку на буксир и вернулись обратно.
        Вот так....

        Итак, что я думаю:
    1. Движок слишком слабенький для нашей машинки и постоянно работал в режиме перегрузки.
    Номинал движка 1500Вт, а вкачивали мы в него в пике 54 Вольта * 40 Ампер = 2160 Ватт.
    Хотя где-то в описаниях мелькало, что он 2.2Квт в пике держит.
    2. Кабель между ваттметром и токовым шунтом - около 1 метра. Кабель экранированный,
    проводки тонкие - 0.5 мм. Может быть он передавал заниженные показатели тока?
    (хотя чот сомневаюсь)
    3. Эксплуатировать машинку с постоянными мыслями о перегреве - недопустимо.
    Должен быть запас прочности, чтобы даже не думать об этом.

        Положительные моменты - это конструктив, механика:
    1. Подвеска показала себя отлично - даже на лесных ухабах машинка шла очень мягко,
    неожиданно мягко. Правда иногда проскакивала цепь, но это потому что она подвытянулась
    и ослабла - просто нужно подтянуть.
    2. Рулевое управление - замечательно! На ходу очень легкое, но курс держит отлично и
    на асфальте и на песке (хотя скорость в 20-30 км/ч, конечно не показатель).
    3. Удобство посадки и водителя и пассажира - отлично! И ребенок сидит вполне кофмортно,
    и я - без каких-либо компромиссов. Расположение педалек тормоза и газа - тоже самое то.

        И еще непонятно, что с движком. Ведь мощность он потерял, и после этого фазные провода разогрелись очень сильно. Мне кажется, что внутри поплавилась изоляция в обмотках - сопротивление возросло, возрос и ток. Все, кирдык моторчику?
        Что же делать? Ограничивать контроллер по току - смысла нет, ведь тогда такой движок просто не потянет машинку. Похоже что вариант один - более мощный двигатель. 3-5 КВт?

    КОМЕНТАРИЙ от специалиста (ник - DIVAS):
        По Вашему описанию поездки, редукции Вам там нехватает примерно раза в полтора-два. Вы перегружаете мотор моментом и жарите его током (фазный там наверное под 100-200А), но не даёте ему выйти на номинальную скорость, поэтому он не может развить свою номинальную мощность в номинальном режиме.
        Дайте ему вдвое больше оборотов (вдвое больше коэффициент редукции) и форсируйте по напряжению раза в полтора-два - на повышенных оборотах и номинальном моменте он с удовольствием выдаст Вам и 2кВт и 2.5кВт и больше - нагрев будет меньше, бодрости разгона больше, а максималка (при должном форсаже по напряжению) останется та же.
        О последствиях поездки... Если был дымок и тяга упала - вероятно, не только погорели обмотки, но и перегрелись магниты. Магниты при достижении температуры Кюри теряют свою намагниченность. Скорее всего случилось именно это. Скорее всего нужно менять или ремонтировать двигатель.

        Пришлось кардинально менять привод.
        Мотор-колесо Quanshun (Single-hub).
    Очевидные плюсы:
  • трансмиссия как таковая отпадает, не нужно забивать себе голову приводами, цепями, звездочками и т.д. (что уже поддостало)
  • нет необходимости подбирать правильное передаточное число, опять же мучаясь со звездочками
  • можно потешаться над любопытствующими зеваками, пытающихся разобраться где мотор Минусы:
  • высокая не подрессоренная масса (хотя с МК-шками она получается даже меньше, чем с муравьевскими полуосями с проставками)
  • потенциально более низкий крутящий момент при старте (на околонулевых оборотах), по сравнению с редукторным вариантом Вобщем, решение было принято в пользу МК-шек. Куплены: МК-шки: Quanshun QS 2000W 205





        Крепеж колеса к мотор колесам стандартный для жигулевского размера. А именно 4 х 100 мм с центральным отверстием 60 мм.

        Получены контроллеры. В данном случае - это два контроллера Yuyang YKF4860BI-B (48В, 60А, 2000W).
    Построен на 24 мосфетах irf1407. Оба контроллера подключены к одной педали (при одинаковых настройках могут работать в таком подключении).     Контроллер программируемый через Bluetooth (через приложение Android или iOS), в этом же приложении можно контролировать параметры: токи, температуру, скорость и т.д. Код для подключения по bluetooth - 1234


         Под новый задний привод пришлось переделать заднюю подвеску. Конструкция независимая, остальное видно на фотографиях.
    На одной из фотографиях можно видеть зависимую заднюю подвеску, но от этой идеи довольно быстро отказался. И правильно сделал.











        По конструкции и перспективах использования электромобиля можно пообщаться на форуме электротранспорта. Там уже высказаны некоторые пожелания и критические замечания по конструкции электромобилей.

  •   

       Для связи с автором статьи:       E-mail: girosil@mail.ru

           



       Rambler's Top100  

            Возврат на главную страницу       
    "www.samodelkin.komi.ru"